Tesla-Forscher veröffentlichen Forschungsergebnisse zu Hybrid-Lithium-Ionen / Lithium-Metallzellen kurz vor dem Batterietag

Teslas Forscher in Kanada haben die Forschungsergebnisse zu Hybrid-Lithium-Ionen / Lithium-Metall-Zellen veröffentlicht, mit denen ein vollelektrisches Auto mit einem Range Extender hergestellt werden kann.

Um die Reichweite eines Autos zu erhöhen, verwenden einige Autohersteller zusätzlich zur Batterieleistung Benzin-Verbrennungsmotoren, die als Generator zum Aufladen der Batterie dienen, wenn die Reichweite erhöht werden muss. Dieser Mechanismus widerspricht jedoch völlig der Tesla-Mission, weshalb das Unternehmen ein ähnliches Konzept entwickelt, das jedoch gleichzeitig vollständig elektrisch sein wird.

Forschungen in dieser Richtung werden von einem Team der Universität von Dalhousie in Kanada durchgeführt. Teslas Abteilung "Advanced Battery Research" unter der Leitung von Jeff Dahn hat veröffentlichte eine Studie das beschreibt einen neuen Typ von Batteriezellen, der sowohl die Langlebigkeit von Lithium-Ionen-Zellen als auch die hohe Energiedichte von Lithium-Metall-Zellen nutzt:

Durch Erhöhen der Energiedichte von Batterien werden die Kosten für Elektrofahrzeuge gesenkt und die Reichweite erhöht. Das Ersetzen der Graphitanode in herkömmlichen Lithium-Ionen-Zellen durch Lithiummetall erhöht die Energiedichte erheblich. Lithiummetallanoden leiden jedoch unter einem schnellen Kapazitätsverlust und einer kurzen Zelllebensdauer.

Um eine Zelle mit hoher Energiedichte und längerer Lebensdauer zu entwickeln, schlagen sie eine hybride Lithium-Ionen / Lithium-Metall-Zelle vor, die durch gezieltes Plattieren von Lithiummetall auf Graphit erreicht wird. Obwohl unerwünschte Lithiumbeschichtung normalerweise ein Abbau-Mechanismus in herkömmlichen Lithium-Ionen-Zellen ist, erreichen Forscher eine reversible Lithium-Beschichtung auf Graphit mit einem optimierten Doppelsalz-Elektrolyten. Da Batterien häufig nicht zu 100% ihrer Kapazität zyklisch betrieben werden, können diese Hybridzellen im Lithium-Ionen-Modus mit geringem Abbau für den größten Teil ihrer Lebensdauer mit periodischen vollständig geladenen Lithium-Metall-Zyklen für eine erweiterte Kapazität betrieben werden.

Highlights:

• Das Zyklisieren von Lithiummetall auf Graphit ermöglicht hybride Lithium-Ionen / Lithium-Metall-Zellen
• Hybridzellen liefern eine um 20% höhere Energiedichte als herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen
• Optimierter Elektrolyt und Druck ermöglichen eine reversible Lithiumbeschichtung auf Graphit
• Zellen können im Lithium-Ionen-Modus mit periodischen Lithium-Metall-Zyklen arbeiten

"Es wird ein Hybridanodenzellendesign vorgeschlagen, bei dem Lithiummetall auf Graphit plattiert wird, wodurch die Energiedichte gegenüber herkömmlichen Lithiumionenzellen um 20% erhöht wird. Beutelzellen mit Hybridgraphit-Lithiummetallanoden, die mit herkömmlichen Elektrolyten zyklisiert wurden, fielen unter die Kapazität von 80% In weniger als 15 Zyklen erreichten Hybridzellen jedoch mit einem Doppelsalzelektrolyten und einem für den Lithiummetallzyklus optimierten mechanischen Druck über 150 vollständige Zyklen (100% Auslastung), bevor sie unter 80% Kapazität mit einem CE von 99,6% für Lithiummetall fielen Plattieren auf Graphit. Wir fanden auch heraus, dass intermittierende Hochenergiezyklen (100% Auslastung) unter Verwendung von Lithiummetall unter Hunderten herkömmlicher Lithiumionenzyklen verteilt werden können, in denen nur der Graphit verwendet wird. Der Betrieb der Zelle mit diesem intermittierenden Protokoll zeigt minimale Auswirkungen auf die zugrunde liegende Graphitkapazität. Daher können diese Hybridzellen im „Lithium-Ionen-Modus“ gut arbeiten, wobei periodische Hochenergie-Vollzyklen auf die zugreifen Lithiummetallkapazität. "

Tesla macht enorme Fortschritte bei der Forschung und Entwicklung neuer Batterien und elektrischer Stromversorgungssysteme für Autos, und heute gibt es viele Informationen, die dies bestätigen. Der Battery Day wird wahrscheinlich voller Berichte über die Erfolge des Unternehmens in diesem Bereich sein.